À propos de cette expérience
Une même charge produit des pressions différentes lorsqu’elle est répartie sur des surfaces différentes. Élargissez la surface de contact et observez les marqueurs de pression se concentrer moins. Utilisez la courbe inverse pour expliquer les raquettes à neige, les fondations larges et les outils pointus, tout en distinguant la force de la pression.
Objectifs pédagogiques
- Étudiez l’effet de la surface de contact sur la pression de contact en maintenant les autres variables constantes.
- Utilisez le graphique et les valeurs numériques pour vérifier une prédiction.
- Expliquez les hypothèses physiques et les limites d’application de ce modèle.
Comment l’utiliser
- 1Réglez la force sur 200 N et la surface sur 100 cm². Vérifiez que la pression est de 20 kPa.
- 2Doublez la surface de contact sans modifier la force. Prévoyez la nouvelle pression.
- 3Enregistrez la courbe, doublez la force et comparez la pression pour une même surface.
- 4Réglez la force sur zéro. Pourquoi toute la courbe se trouve-t-elle sur l’axe horizontal ?
Le modèle
Hypothèses
- La force normale est répartie uniformément sur la surface de contact plane saisie.
- Le schéma montre une coupe transversale d’une surface de contact dont la largeur est proportionnelle à la racine carrée de la surface. La déformation et la rupture du matériau ne sont pas calculées.
À essayer en classe
- Q1Quelle pression une force de 600 N exerce-t-elle sur 300 cm² ?
- Q2Pourquoi la pression reste-t-elle inchangée lorsque la force et la surface sont toutes deux doublées ?
Foire aux questions
S’agit-il de la pression en chaque point ?
Il s’agit de la pression de contact moyenne. La pression de contact réelle peut varier près des bords ou sur des surfaces rugueuses.
Pourquoi la courbe augmente-t-elle si brusquement pour les petites surfaces ?
La pression est inversement proportionnelle à la surface. Le modèle ne permet jamais une surface nulle, car l’expression ne serait alors pas définie.